真核生物的染色体作图(3h)

Chapter6真核生物的染色体作图(3h)本章要求6.1连锁遗传理论的建立6.2性状连锁遗传规律6.3连锁与交换的遗传分析6.4基因定位与连锁遗传图6.5真菌类的染色体作图（自学）6.6有丝分裂分离与重组（自学）6.7连锁交换定律的意义复习思考题掌握本章涉及的名词概念、连锁遗传规律的内容、交换值的测定方法、及连锁遗传规律的意义。了解连锁与交换的遗传机制，基因间距离、交换值、重组值、遗传距离及连锁强度的关系。能识别连锁遗传图上的基本信息。了解四分子分析与着丝点作图的基本原理。了解连锁遗传规律在育种工作中的应用。本章要求根据遗传的染色体学说与独立分配规律推测：位于非同源染色体上的非等位基因遗传时独立分配；如果有一些基因位于同一染色体上，必然会出现非独立分配的现象，否则各种性状的数目(基因对数)就不能超过细胞内染色体对数。Mendel在豌豆杂交试验中就发现，红花和麻种皮、白花与白种皮总是连在一起遗传。BatesonandPannett(1906)在香豌豆两对相对性状杂交试验中又发现连锁遗传(linkage)现象。T.H.Morganetal.(1910)提出连锁遗传规律以及连锁与交换的遗传机理，并创立基因论(theoryofthegene)。6.1连锁遗传理论的建立6.2性状连锁遗传规律6.2.1性状连锁遗传的表现连锁遗传现象连锁遗传现象的解释及验证连锁遗传规律6.2.2连锁与交换的机理基因的连锁关系连锁与互换的机理连锁群6.2.3连锁遗传的细胞学基础基因交换的实验证明交换发生的时间交换与交叉的关系交换的理论假设重组的最大频率连锁遗传现象连锁遗传：不同性状常常联系在一起传递给后代的现象称为连锁遗传。P：紫花长花粉粒PPLL×红花圆花粉粒ppll↓F1：紫长PpLl↓F2：紫长P-L-紫圆P-ll红长ppL-红圆ppllO：284212174E：225757525X23=189.27＞X20.01(3)=11.34，差异极显著，表明实得数与理论数极不相符。连锁遗传现象的解释及验证解释：两种不同的亲本组合杂交结果相似，若只考虑一对相对性状，均符合3:1的分离比。Bateson和Pannett推测，F1代产生配子时：F1代基因型：PpLlF1代配子：PLPlpLpl若Pp与Ll独立遗传：1：1：1：1F2表型比应为：9：3：3：1若Pp与Ll连锁：多少少多则F2表型比为：多少少多验证——测交法果蝇：红眼（pr+或+）＞紫眼（pr）长翅（vg+或+）＞残翅（vg）Ppr+pr+vg+vg+×prprvgvgF1pr+prvg+vg♀♂prprvgvgprvg表型实测数理论数+++pr+vg++1339709.75+vg+prvgvg+vg151709.75pr+prpr+vgpr+154709.75prvgprprvgvgprvg1195709.75总数28392839测交试验结果分析F1形成四种配子，但比例显然不符合1∶1∶1∶1；亲本类型配子明显多于重组型配子；两种亲本型配子数大致相等，两种重组型配子数也大致相等。结论F1在形成配子时，重组型配子数少于亲本型配子数，导致测交后代数不成1∶1∶1∶1之比，说明亲本具有的两对非等位基因不是独立遗传而是连锁遗传，且是不完全连锁（若完全连锁，则相当于一对基因的遗传，就不会出现重组类型）。连锁遗传规律连锁遗传的不同性状是由位于同一染色体上的非等位基因控制，在形成配子时，位于同一染色体上的基因倾向于连在一起传递；重组型配子是细胞减数分裂时非姊妹染色单体间交换产生的。连锁基因—集合（位）于同一染色体上的非等位基因互称为连锁基因。基因连锁—非等位基因在同一染色体上的集合称为基因连锁。6.2.2连锁与交换的机理基因的连锁关系根据基因显隐性关系分：相引相——不同对的显性基因或隐性基因相互联锁在一起的基因构型称为相引相。如AB/ab相斥相——不同对的显性基因和隐性基因相互联锁在一起的基因构型称为相斥相。如Ab/aB根据连锁基因间是否发生交换分完全连锁(completelinkage)：指两对非等位基因总是连在一起，永不分离，其遗传行为与一对基因相同。拟等位基因：遗传学上把完全连锁的，控制同一性状的非等位基因称为拟等位基因。不完全连锁(incompletelinkage)：指连锁基因之间在遗传过程中可能发生交换而表现出独立遗传的现象。连锁与互换的遗传机理PF1偶线期同源染色体联会粗线期同源染色体的非姊妹染色单体交换中期Ⅰ配子重组型配子产生的原因与数量①基因不完全连锁时，重组型配子是连锁基因相连区段内发生交换的结果。②重组型配子总是少于配子总数的50%。③交换具有对等性—互换（若不互换，则会导致染色体畸变）。例：玉米籽粒颜色与粒形两个性状的遗传有色（C）＞无色（c）;饱满（Sh）＞凹陷（sh）C-Sh基因间的连锁与交换交换与不完全连锁的形成重组型配子的产生是由于：减数分裂前期I同源染色体的非姊妹染色单体间发生了节段互换(基因论的核心内容)。同一染色体上的各个非等位基因在染色体上各有一定的位置，呈线性排列；染色体在间期进行复制后，每条染色体含两条姊妹染色单体，基因也随之复制；同源染色体联会、非姊妹染色单体节段互换，导致基因交换，产生交换型染色单体；发生交换的性母细胞中四种染色单体分配到四个子细胞中，发育成四种配子，其中两种亲本型、两种重组型/交换型。相邻两基因间发生断裂与交换的机会与基因间距离有关：基因间距离越大，断裂和交换的机会也越大。性状连锁遗传的表现不完全连锁——指位于同一染色体上的非等位基因在配子形成过程中发生了互换，不在伴同遗传的现象。交换——在减数分裂期间同源染色体相互配对，同源染色体的非姐妹染色单体间偶尔会发生互换，其过程称为交换。重组——通过染色单体间的交换，产生新基因组合或非同源染色体间组合的过程称为重组。染色体间重组-----→自由组合染色体内重组-----→连锁交换连锁群—--位于同一染色体上的所有基因称为一个连锁群.连锁群6.2.3连锁遗传的细胞学基础交换的细胞学证据交换：遗传学上将等位基因交换座位称为交换，表现为连锁基因的重组。交叉：是指细胞学观察到的染色体交叉现象，这种现象只有在双线期同源染色体互斥，交叉点端化过程中才能观察到，实际上这时基因已经交换。交叉并不一定产生基因交换。实验证明：姊妹染色单体分化染色技术交换与交叉的关系①Creightion和Mclintock的实验②Stern的实验（果蝇染色体的交换）交换发生的时间——粗线期基因交换的实验证明①断裂—重接模型Darlington于1937年提出(交换是复制完成后两个染色单体断裂并重新连接的结果)②拷贝选择模型JohnBelling于1928年提出(交换是染色单体复制过程中变换模版的结果)重组的最大频率（50%）①同源染色体的非姐妹染色单体上交换次数对重组频率的影响。②双交换对重组频率的影响交换的理论假说6.3.1连锁的表示方法AB或AB/ababaB/Ab6.3.2重组值及其测定重组值与交换值重组值的测定重组值与遗传距离影响重组值的因素6.3连锁与交换的遗传分析重组值与交换值重组值（recombinationvalue）：不完全连锁的双杂合体产生的重组型配子数占配子总数的百分比，又称重组率（recombinationfrequency），用Rf表示。交换值（cross-overvalue）：指不完全连锁的两基因间发生交换的频率。通常把重组值称为交换值，实际上交换值不能等同于重组值，因为等位基因之间偶然会发生多重交换，多重交换的结果不一定形成重组型配子，用重组值代表交换值会造成偏低的估计。100%Rf重组型配子数配子总数)1(21)1(212xmeeRf)21ln(21Rfmx可用Haldane推导出的作图函数进行校正。式中，x表示交换率，m表示每个减数分裂细胞在某一特定区域发生交换的平均次数，e为自然对数的底。重组值的测定相引相①测交法——测交后代(Ft)表现型的种类和比例直接反映被测个体(如F1)产生配子的种类和比例。②自交法（自学）A、简易法（x—指双隐性纯合子的频率）B、最大可能法C、乘积法xRf2xRf21相斥相100%Rf重组型配子数配子总数重组值的变化范围：非姊妹染色单体间交换次数及位置是随机的，两个连锁基因间重组值的变化范围是0～50%，遗传距离(geneticdistance)：通常用重组值/交换值来度量基因间的相对距离，也称为遗传图距。以1%的交换值作为一个遗传距离单位(1cM)，1cM≈1Mb。其变化反映基因间的连锁强度或相对距离。重组值越大，说明两基因间的距离越远，基因间的连锁强度越小；重组值越小，说明基因间的距离越近，基因间的连锁强度越大。重组值与遗传距离基因间的距离与交换值、遗传距离、连锁强度间的关系影响重组值的因素①基因在染色体上的位置。②基因之间的距离。③重组型配子生活力的差异会影响重组率的估计。④减数分裂时同源染色体不能正常联会，无法形成重组型配子或减少重组型配子产生的机会。⑤群体大小。当重组率很低时，在小群体中可能不会出现重组型个体，要准确估计重组率，足够数量的群体是必需的。影响重组值的因素⑥低温、辐射等能使重组率提高。⑦激素。激素对重组率影响表现在雌雄个体重组率有差异。如雄果蝇的染色体不发生交换，不形成重组型配子，因此在果蝇的基因重组测定中，杂合亲本总是用雌果蝇。但在家蚕中却是雌蚕的染色体不发生交换（♀ZW）。⑧二价阳离子（如Ca2+、Mg2+等）也会影响重组率，过高会降低重组率，过低会提高重组率。⑨年龄及其它外部条件也会影响基因的重组率。6.4基因定位与连锁遗传图6.4.1基因定位6.4.2干扰和符合6.4.3连锁遗传图6.4.1基因定位基因定位的含义与层次两点测验三点测验基因定位：确定基因在染色体上的相对位置和排列次序.根据两个基因位点间的交换值能够确定两个基因间的相对距离，但并不能确定基因间的排列次序。例玉米糊粉层有色C/无色c基因、籽粒饱满Sh/凹陷sh基因均位于第九染色体上，且C-Sh基因间的交换值为3.6%。因此一次基因定位工作常涉及三对或三对以上基因位置及相互关系。基因定位(genelocation)的含义与层次基因定位的层次广义的基因定位有两个层次：①染色体定位(单体、缺体、三体定位法)；②通过连锁分析法(linkageanalysis)*确定基因在染色体上排列顺序和相对距离。连锁分析的方法两点测验(two-pointtestcross):通过三次两对非等位基因之间的杂交和测交，求得三个重组值，将三个非等位基因定位于同一染色体上的方法称为两点测验（交）。三点测验(three-pointtestcross):通过一次杂交和一次测交，将三对非等位基因定位在一条染色体上的方法叫三点测验(交)法。两点测验两点测验的步骤Ⅰ：通过三次亲本间两两杂交，杂种F1与双隐性亲本测交，考察测交子代的类型与比例。例：玉米第9染色体上三对基因间连锁分析子粒颜色：有色C＞无色c；饱满程度：饱满(Sh)＞凹陷(sh)；淀粉粒：非糯性(Wx)＞糯性(wx).(1).(CCShSh×ccshsh)→F1ccshsh(2).(wxwxShSh×WxWxshsh)→F1wxwxshsh(3).(WxWxCC×wxwxcc)→F1wxwxccⅡ:计算三对基因两两间的交换值估计基因间的遗传距离。两点测验的步骤（2/3）Ⅲ：根据基因间的遗传距离确定基因间的排列次序并作连锁遗传图谱。RfC-Sh=3.6RfWx-Sh=20RfWx-C=22两点测验的步骤（2/3）现在第三组交换值为22.0%，与23.6%较为接近，故以第一种较为正确。工作量大，需要作三次杂交，三次测交。不能排除双交换的影响，准确性不够高。当两基因位点间超过五个遗传单位时，两点测验的准确性就不够高。两点测验的局